L’impatto delle nuove tecnologie sui consumi alimentari di domani:

Presentazione sul tema: "L’impatto delle nuove tecnologie sui consumi alimentari di domani:"— Transcript della presentazione:

1 L’impatto delle nuove tecnologie sui consumi alimentari di domani:
dalla ricerca alla prassi, dai processi ai consumi Carlo Cannella Prof. Ordinario Università “La Sapienza” di Roma Presidente Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione Flavio Paoletti Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione

2 QUALITA’ TOTALE Salubrità Healthiness Stabilità Valore nutrizionale
Composizione in lipidi, proteine, amino acidi essnziali, vitamine e minerali, componenti non nutrienti ad elevata attività biologica (fibra, antiossidanti); composti derivati da processi tecnologici. Digeribilità, biodisponibilità Valore nutrizionale Attributi organolettici e sensoriali aspetto, texture, colore, gusto e aroma Salubrità QUALITA’ TOTALE Fattori di natura psicologica Assenza di sostanze tossiche normalmente presenti negli alimenti, contaminanti, micotossine, microrganismi patogeni convenience, facilità d’uso, novità, attrazione o repulsione Proprietà tecnologiche Healthiness Stabilità phytochemicals, vitamine, peptidi bioattivi, probiotici, prebiotici Caratteristiche degli ingredienti adatte ai processi industriali shelf-life, condizioni di trasformazione, trasporto e stoccaggio

3 Qualità Totale (QT) Si tratta in parte di un concetto oggettivo; noi stimiamo proprietà come la qualità nutrizionale, la sicurezza d’uso, la shelf-life ecc., che non sono strettamente in relazione con i sensi. In ogni caso, la definizione e la stima di standard della QT non sono legate solamente alle materie prime impiegate, ma anche al processo tecnologico e alla preparazione gastronomica in parte di un concetto soggettivo; il consumatore è lo strumento principale di stima delle proprietà sensoriali del prodotto, immediatamente percepite dai sensi

4 Fattori che influenzano la qualità del prodotto alimentare
La qualità di un prodotto alimentare dipende da un lato dalla struttura e composizione della materia prima, che significa tutti i componenti dentro l’alimento che lo identificano da un punto di vista nutrizionale e sensoriale; dall’altro, dipende dal processo cui l’alimento è stato sottoposto. varietà, suolo (vegetali) razza e nutrizione (animali) luogo e stagione di pesca fattori stagionali reazioni favorevoli o avverse (che usualmente hanno luogo spontaneamente) dopo la raccolta, l’abbattimento o la cottura effetti dei processi tecnologici condizioni e durata dello stoccaggio e tecniche di distribuzione Qualità Nutrizionale Qualità Sensoriale Qualità Igienica Perdita di macro e micronutrienti, perdita di composti salutistici, biodisponibilità di nutrienti e non nutrienti; formazione e/o inattivazione di fattori antinutrizionali Texture, gusto/aroma; colore Microorganismi, residui di pesticidi, medicinali, additivi

5 “Qualità Totale degli alimenti”: un sistema delicato
Gli indici della qualità possono cambiare notevolmente nei differenti alimenti a causa delle loro differenti storie lungo la catena alimentare stoccaggio confezionamento Materia prima trasformazioni distribuzione produzione impatto ecosistema Ogni anello della catena può influenzare la qualità dell’alimento direttamente o esercitando un’influenza indiretta attraverso l’ecosistema. La scienza e la tecnologia devono intervenire per garantire i più alti livelli di sicurezza e shelf-life. Tuttavia, questo altererà alcuni aspetti cruciali della “qualità totale”, in particolare: Nutrimento (integrità di macronutrienti e micronutrienti) Sensorialità e piacevolezza

6 Questi obiettivi possono essere raggiunti per mezzo di:
Le priorità Stimare un livello di sicurezza che possa proteggere la salute del consumatore. Definire indici di contenuto nutrizionale, aspetti sensoriali, ecc.. Riconoscere gli aspetti peculiari di un alimento. Questi obiettivi possono essere raggiunti per mezzo di: ricerca di base e applicata, e standardizzazione standardizzazione di indici di validità generale standardizzazione di controlli sanitari e certificazioni identificazione di “markers di eccellenza”, “tipicità” e/o “naturalità”

7 Qualità Totale degli Alimenti e processi di trasformazione
Distruzione di composti tossici (tossine normalmente contenute in alcuni alimenti o prodotte da microrganismi, microrganismi sensibili al calore) Inattivazione di fattori antinutrizionali (per es., inibitori della tripsina presenti nei legumi, emoagglutinine responsabili di un ridotto utilizzo di proteine e nutrienti in generale; Aumento della digeribilità di un alimento a seguito di un moderato trattamento con il calore (gelatinizzazione dell’amido, denaturazione delle proteine)

8 Qualità Totale degli Alimenti e processi di trasformazione
Intensi trattamenti con il calore possono distruggere alcune vitamine (sensibili al calore), possono ridurre il valore biologico delle proteine e promuovere l’ossidazione dei lipidi (sviluppo di off-flavour, per esempio) A seconda dei casi le perdite nutrizionali possono essere più o meno rimarchevoli e possono produrre composti potenzialmente tossici e pericolosi per la salute umana

9 Prodotti della reazione di Maillard (basso e alto p.m.)
Prodotti di ossidazione dei lipidi (perossidi, malondialdeide, ecc.) Acrilamide e glicidamide LAL e composti collegati

10 The Rules of Assessment
La valutazione della “Qualità Totale negli alimenti” può essere realizzata attraverso un processo obbligatorio a due fasi: CARATTERIZZAZIONE e CERTIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE L’aspetto e la composizione dell’alimento devono essere oggettivamente definita da una lista di parametri o indici qualitativi e quantitativi. Ogni parametro di questa lista deve definire oggettivamente uno specifico intervallo di accettabilità che l’alimento deve soddisfare per essere commercializzato.

11 2) CERTIFICAZIONE Una volta che i parametri ed i corrispondenti intervalli di accettabilità sono stati definiti, ci deve essere un sistema di controllo largamente accettato per l’ispezione e la certificazione della “qualità totale” degli alimenti in commercio per mezzi di strumenti appropriati. Per questo scopo, gli operatori del sistema di controllo devono essere adeguatamente preparati sia dal punto di vista scientifico e tecnico che commerciale e legale

12 Per stimare e controllare la qualità totale di un alimento,
ed eseguire correttamente procedure di trasformazione, conservazione e stoccaggio, facciamo riferimento a diversi metodi e criteri di valutazione: panel di assaggio: sviluppo sistematico, sotto condizioni validate statisticamente, di reazioni di gruppi “rappresentativi” di consumatori o di persone opportunamente addestrate, che sono chiamati ad esprimere la loro opinione sulle proprietà organolettiche degli alimenti. Le percezioni del gusto e dell’odore sono il risultato di processi psico-fisiologici molto complessi e non ancora del tutto chiariti. Sono influenzate da altre percezioni sensoriali (vista, tatto), temperatura, stimoli chimici aspecifici, e varie motivazioni psico-sociologiche in parte responsabili delle percezioni di gradevolezza o sgradevolezza. Per queste ragioni una valutazione oggettiva di queste percezioni è particolarmente difficile esperimenti con animali: permettono di studiare il valore nutrizionale e stabilire l’assenza di tossicità sia in laboratorio che in allevamenti; test microbiologici, che rivelano la presenza o il rischio di proliferazione di microorganismi non desiderati; analisi chemiche o biochimiche, che permettono una valutazione quantitativa del valore nutrizionale e di alcuni attributi organolettici e della stabilità durante lo stoccaggio e la distribuzione; misure chimico-fisiche (pH, ptenziale redox), che permettono la valutazione quantitativa di diversi attributi funzionali e organolettici.

13 Ricerca per l’innovazione tecnologica e di prodotto
Sicurezza Impatto ambientale Ricerca per l’innovazione tecnologica e di prodotto Qualità Consumatore

14 L’intero sistema agroalimentare moderno è economicamente ed ecologicamente insostenibile, pur essendo quello più esposto ai cambiamenti climatici indotti dai gas serra: alterazione dei cicli biologici, erosione dei suoli, siccità, desertificazione Un indicatore del livello di insostenibilità del SAA (IS) energia consumata per preparare un alimento IS = apporto di energia dell’alimento stesso Inizi del ‘ IS ≈ 1 IS ≈ 9 Oggi IS > 100 Es. Insalata importata dagli USA in Gran Bretagna IS = 127 Asparagi importati dal Cile IS = 97 Carote importate dal Sud Africa IS = 66

15 Formulazione e distribuzione del ketchup
Un caso emblematico di inefficienza energetica Barili di acciaio ????????? Coltivazione, raccolta dei pomodori. Produzione del concentrato. Riempimento di sacchi flessibili, a loro volta, posti in barili di acciaio ITALIA Tappi a vite in PP DANIMARCA Formulazione e distribuzione del ketchup SVEZIA Sacchi flessibili per confezionare il concentrato OLANDA Flaconi rossi in multistrato SVEZIA, GRAN BRETAGNA Assemblaggio flaconi con film di LPDE termoretraibile ????? Materiali per fabbricare i flaconi GIAPPONE, ITALIA, BEGLIO, USA, DANIMARCA Scatole di cartone ??????????? Etichette, colla, inchiostri di stampa ???????????????? 52 fasi di trasporto e processo per produrre una bottiglia di ketchup in Svezia !

16 Trattamenti con il calore per la stabilizzazione degli alimenti possono produrre danni a componenti dell’alimento importanti ai fini della sua qualità L’innovazione si è rivolta al miglioramento dell’efficienza dello scambio termico (ritardi nell’aggiornamento dell’industria alimentare italiana : circa 30 anni per introdurre gli scambiatori di calore a piastre nel lattiero-caseario, circa 20 anni per gli evaporatori a film cadente nell’agrumaria) Nuovi sistemi per indurre innalzamento della temperatura nell’alimento (riscaldamento ohmico, campi elettrici pulsati, ecc.) Tecnologie di stabilizzazione degli alimenti basate su principi fisici diversi dall’applicazione del calore

17 Alte Pressioni Isostatiche (900 – 1500 MPa)
Pressione trasmessa all’alimento attraverso un liquido non produce particolari modifiche alla struttura dello stesso (es., una mela conserva la sua forma). Nessuna formazione di off-flavour Modifiche alla struttura quaternaria e terziaria delle proteine denaturazione diversa da quella con il calore nuove strutture inattivazione enzimi distruzione microrganismi (gel) nuovi prodotti

18 difficoltà nel trovare soluzioni praticabili per operare in continuo
Limitazioni difficoltà nel trovare soluzioni praticabili per operare in continuo le modifiche indotte agli enzimi dalle alte pressioni non sono sufficienti per garantire la stabilità del prodotto per lungo tempo (reversibilità, non si distruggono le spore) necessità di operare in combinazione con il calore (T intorno ai 100°C) Alcune applicazioni

19 Prodotti della IV gamma
Tecnologie per l’ottenimento di prodotti freschi , o con caratteristiche simili a quelli dei prodotti freschi (nutrizionali, salutistiche, organolettiche) e ad alto contenuto di servizio Confezionamento in atmosfera modificata Consumi di ortofrutta fresca kg/famiglia nel 2007 378 kg nel 2006 -0.9% del consumo di ortaggi surgelati nel 2007 rispetto al 2006 Prodotti della IV gamma Italia secondo mercato di riferimento in Europa (700 milioni di euro) dopo Gran Bretagna Nel 2007 crescita del 6% in valore e del 3% in volume rispetto al 2006 Famiglia che hanno acquistato prodotti della IV gamma 35% 52% Somiglianza con il prodotto fresco Praticità d’uso Mercato destinato a crescere

20 Tendenze di miglioramento ed innovazione in atto
Ampliare la gamma dei prodotti Migliorare la qualità Aumentare il grado di servizio Nuovi materiali per l’imballaggio Atmosfere modificate non convenzionali Alternative al cloro per la sanitizzazione dell’acqua Estendere la vita commerciale

21 E’ un settore dove c’è molto empirismo
20 Carote Lattuga Mais Broccoli Cavolo Pomodoro Funghi Spinaci CO2 (% v/v) 20 O2 (% v/v) Atmosfere raccomandate per i vegetali. I box rappresentano le composizioni gassose raccomandate per i vari prodotti; i cerchi le composizioni medie riscontrate negli stessi prodotti in commercio

22 Per questa tecnologia e per questi prodotti l’innovazione è essenzialmente legata alla ricerca di tecniche di confezionamento adeguate alle specifiche esigenze del prodotto confezionato. “film barriera” in grado di offrire elevate garanzie di barriera ai gas e all’umidità, nonché ermeticità delle saldature. Quello del packaging è un settore fondamentale dell’industria alimentare

23 Imballaggio attivo (active packaging)
Materiali in grado di variare la composizione quali- quantitativa dello spazio di testa di una confezione attraverso il rilascio, da parte del contenitore, di composti antimicrobici o antiossidanti. Consentono di realizzare una semplice barriera passiva in grado di ostacolare l’ingresso di fattori esterni di degradazione (ossigeno, umidità, microrganismi) o di favorire l’uscita di componenti indesiderati come anidride carbonica o vapor d’acqua. Imballaggio “intelligente” rivelazione on line della contaminazione. Il film contiene anticorpi e, quando viene attraversato da un raggio laser, determina la diffrazione del raggio in presenza di contaminazione; rintracciabilità del prodotto mediante la tecnologia della radiofrequenza. Il materiale di confezionamento contiene un’etichetta sensibile che trasmette informazioni direttamente al computer; indicatori dello stato di freschezza dei vegetali, basati su sistemi colorati tempo/temperatura

24 biopolimeri o bioplastiche
In Europa la plastica è utilizzata nel 50% circa delle confezioni alimentari Percentuali di riciclo dei materiali impiegati per il confezionamento alimentare biopolimeri o bioplastiche

25 Rappresentano una valida alternativa ai materiali attualmente utilizzati
- si possono ottenere da fonti rinnovabili (es., amido, proteine del siero di latte) incrementano la performance e la funzionalità dei materiali tradizionali: proprietà meccaniche (rigidità, elasticità), stabilità termica, proprietà diffusionali verso gas, aromi e vapori. sono riciclabili - sono degradabili Novamont Mater-Bi® PLA Esempi di prodotti per il confezionamento biodegradabili e/o compostabili già introdotti e disponibili nella grande distribuzione

26 Le nanotecnologie rappresentano una rivoluzione tecnologica al pari dell’elettronica e dell’informatica. Sono potenzialmente interessanti per diversi settori dell’alimentare, ma al momento sono ancora molto costose Tipo di nanomateriale Definizione Nanoparticelle Particelle con tutte e 3 le dimensioni nel range tra 1 e 100 nm Nanofibre, nanotubi Oggetti con almeno 2 dimensioni nel range tra 1 e 100 nm Nanofiocchi Fiocchi con almeno una dimensione minore di 100 nm Nanofilm Film con uno spessore più sottile di 100 nm Superfici nanostrutturate Superficie con struttura (protrusioni, solchi) nel range 1 – 100 nm Strutture nanoporose Strutture porose con dimensioni dei pori nel range nm

27 Materiali di confezionamento
- Nanoparticelle inorganiche inserite in materiali plastici utilizzati in bottiglie contenenti bevande, che forniscono un’assoluta impermeabilità all’ossigeno e alta protezione del contenuto; - Nanosensori inseriti per coestrusione in materiali di confezionamento per migliorare la conservabilità, la tracciabilità e la stabilità microbiologica degli alimenti con essi imballati. Sistemi di sicurezza - “Nanochip” basato su materiali organici che permette di ricostruire la storia di un alimento dalla produzione allo smaltimento e al riciclaggio Il chip, a base di carbonio e idrogeno, può essere applicato come un’invisibile etichetta che accompagna il prodotto durante il suo ciclo di vita - Nanocomposti capaci di individuare in tempo reale la presenza di specifici contaminanti e di antibiotici negli alimenti - Nanocomposti battericidi, specifici verso una categoria di batteri per preservare le condizioni microbiologiche degli alimenti - Nanoparticelle per la rilevazione di contaminazione da una singola cellula - erbicidi inseriti come nano rivestimento del seme che in questo modo diverrebbe inattaccabile.

28 Ingredienti e prodotti finiti
- Ingredienti funzionali insolubili (vit E, betacarotene), resi solubili sotto forma di emulsioni nano disperse - Aromi in nano capsule che rilasciano il loro contenuto selettivamente nel tempo - Cioccolato con nanosfere contenenti burro di cacao, per proteggere la stabilità del prodotto finito e migliorarne la qualità organolettica (Shake choco) - Nanorivestimenti edibili a base di TiO2 per confetteria, che migliorano stabilità e lucentezza (Brevetto Mars Inc. 2006) - Nanoingredienti per produrre oli funzionali (Canola Active Oil) - Cacao in nano dimensioni per produrre un chewing gum al cioccolato (O’Lala Food) - Q10 sotto forma di nanosfere in bibita funzionale per disperdere e rendere più disponibile l’enzima. Processi - Nanomateriali agenti come catalizzatori di processi chimici di fermentazioni - Nanosistemi elettronici di altissima sensibilità utilizzati come strumenti di controllo e di ottimizzazione dei trattamenti termici - Nanofiltrazione in alternativa alle filtrazioni per membrana per l’industria del latte e della birra - Membrane per processi di ultrafiltrazione basate su nano tubi capaci di filtrare anche gli allergeni.

29 Le dimensioni di questi materiali potrebbero porre però problemi di sicurezza sia per gli operatori esposti alla produzione che, ovviamente, per il consumatore Una nota del 2005 dell’Unione Europea sottolinea la necessità di evidenziare i possibili rischi per la salute pubblica, la sicurezza e l’ambiente. In USA, la FDA non ha emesso alcuna direttiva in coerenza con il principio che essa regola i prodotti e non le tecnologie. Tuttavia, la stessa FDA ritiene che molti nuovi prodotti ottenuti con questa tecnologia richiedano controlli ulteriori oltre quelli standard. In Gran Bretagna, l’agenzia per la sicurezza ritiene che le dimensioni dei nano composti siano determinanti e perciò l’Institute of Food Science and Technology (IFST) ha emesso un protocollo specifico per l’analisi di queste particelle e sul loro comportamento nell’assunzione. E’ stato inoltre deciso che la presenza di composti nano negli alimenti debba essere dichiarata in etichetta.

30 La consapevolezza dell’esistenza di una relazione tra alimentazione e salute è alla base della crescita del numero di prodotti funzionali e del loro consumo, a cui le nanotecnologie possono dare un’ulteriore spinta I messaggi che oggi arrivano al consumatore sono così numerosi e così sofisticati che è difficile ritenere che questi sia realmente in grado di fare una scelta consapevole. Ulteriore smarrimento può essere generato nel consumatore da nuove acquisizioni scientifiche che vanno in contrasto con indicazioni precedenti sbandierate come fondate (es., demonizzazione dei cibi ricchi di colesterolo, della cioccolata, delle noci) L’offerta di prodotti funzionali è il risultato di ricerche e richiede investimenti in tal senso, perché i benefici attribuiti al prodotto devono essere supportati da evidenze scientifiche Solo che per le metodologie usate, i protocolli di indagine adottati è possibile trovare in letteratura conclusioni diverse sugli effetti benefici di un certo composto, ingrediente o alimento

31 A livello europeo è l’EFSA l’autorità incaricata di valutare questa tipologia di prodotti e la veridicità dei benefici ad essi attribuiti. Recentemente l’EFSA ha rifiutato l’approvazione di 120 prodotti perché le informazioni ricevute dalle aziende non sono state ritenute sufficienti. E’ di poche settimane fa la notizia che l’EFSA ha analizzato otto prodotti giudicando falsi gli effetti promessi da sette di questi perché privi di fondamento scientifico

32 E’ indiscutibile che di fronte a tutti questi messaggi il consumatore possa risultare confuso .
Possibile aumento dello scetticismo nei riguardi di questi prodotti? Dati provenienti dal Regno Unito sembrano indicare una riduzione nel 2007 degli investimenti nel settore dei prodotti funzionali. Sarà la riduzione generale dei consumi e la necessità di compiere scelte familiari basate sui prezzi? Oppure sarà un aumento delle incertezze da parte dei consumatori che forse stanno prendendo tempo in attesa di …………………

33 Grazie per l’attenzione
….. diventare specialisti di nutrizione e tecnologie alimentari! Grazie per l’attenzione